DE69029268T2

DE69029268T2 - Verfahren und anlage zur herstellung eines organischen düngemittels

Info

Publication number: DE69029268T2
Application number: DE69029268T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Inoue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2010-06-27
Also published as: US5401291A; DK0489158T3; EP0489158B1; JP2610176B2; JPH02167878A; DE69029268D1; ES2096589T3; WO1992000259A1; US5591637A; CA2047175A1; EP0489158A1; EP0489158A4; EP0654457A1; CA2047175C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von organischen Düngemitteln durch eine kurzzeitige künstliche Behandlung von Viehexkrementen, wie Hühner- oder Rinderdung, mit cellulosehaltigen organischen Materialien, wie Gras, Hülsen, Stroh, Holzspänen und dergl., unter Bildung von organischen Düngemitteln.
Große Mengen Exkremente bleiben bei der Großviehhaltung als Folge eines Fehlens geeigneter Behandlungsmethoden zurück. Die durch Geruchsbelästigungen und bei der Entsorgung ohne eine derartige Behandlung entstehende Umweltbelastung stellen ein Problem für die Gesellschaft dar. Im allgemeinen dauert es 5 bis 6 Monate, um die Exkremente von Hühnern, Rindern, Schweinen und dergl., und cellulosehaltige grobe organische Materialien, die als Abdeckmaterialien dafür verwendet werden, wie Gras, Stroh, Hülsen, Holzspäne und dergl., zu kompostieren, indem man sie unverändert in der Natur beläßt Dies stellt ein sehr ineffizientes Verfahren dar, das während der gesamten Dauer eine Geruchsbelästigung mit sich bringt. Ferner ist es schwierig, einen gleichmäßig fermentierten Kompost von guter Qualität zu erhalten, da die Fermentation an der Oberfläche und in den inneren Bereichen ungleichmäßig verläuft.
Aus WO-80/01803 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Nährstoffmaterials bekannt, bei dem tierischer Dung mit Papierschnitzeln oder Cellulosefasern vermischt wird und das Gemisch anschließend zerhackt und zerschnitten wird, wobei es sich unter Reibungseinfluß erwärmt. Anschließend wird das Gemisch zerkleinert. In dieser Druckschrift findet sich keine Lehre dahingehend, daß der Feuchtigkeitsgehalt dieses Gemisches von Bedeutung ist und kontrolliert werden muß.
In EP-A-0286758 wird eine Schneckenmühle beschrieben, die beispielsweise zur Herstellung von Calciumcarbonatpulver als Füllstoff für Papier verwendet wird. Die Mühle ist mit einem zylindrischen Element versehen, in dem sich eine Schnecke dreht. Das in den Zylinder gefüllte Material wird verpreßt und innerhalb des Zylinders von der Schnecke in Vorwärtsrichtung transportiert, wobei am Ende des Zylinders das Material zwischen mehrstufigen Schaufeln zu einem feinen Pulver gemahlen wird. Diese Druckschrift erwähnt nicht die Verwendung eines zweiten Zylinders, der für einen speziellen Zweck vorgesehen sein kann.
EP-A-0279076 beschreibt eine Vorrichtung zum Zerhacken von organischem Abfallmaterial, die in einer Kammer mit mindestens zwei Schnecken versehen ist. Eine dieser Schnecken weist mindestens ein Hackwerkzeug auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der innerhalb kurzer Zeit hochwertiger Kompost hergestellt werden kann.
Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung von organischen Düngemitteln mit einem zylindrischen Behandlungsbehälter, der ausgerüstet ist mit einem Trichter zum Einspeisen von Ausgangsmaterialien am rückwärtigen Ende, mit einem Schneckenfördersystem und einem Knet/Schneide-System im Innern und mit einer Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Behandlungsbehälter mit einem primären Behandlungsbehälter mit einer primären und einer sekundären Schnecke versehen ist, wobei die letztgenannte Schnecke in der Nähe eines offenen/geschlossenen Tors des primären Behandlungsbehälters angeordnet ist und sich in entgegengesetzter Richtung zur primären Schnecke dreht, wobei das Knet/Schneide-System zwischen der primären Schnecke und der sekundären Schnecke vorgesehen ist und aus einer Mehrzahl von Drehflügeln an einer Drehwelle und aus einer Mehrzahl von fixierten Flügeln, die zur Innenseite des primären Behandlungsbehälters hin vorstehen und sich nahe bei den entsprechenden Drehflügeln befinden oder diese fast berühren, besteht, wobei das offene/geschlossene Tor mit der Öffnung verbunden ist, und daß ferner ein sekundärer Behandlungsbehälter vorgesehen ist, der mit einem mit dem offenen/geschlossenen Tor verbundenen Einlaß, mit einer Öffnung zur Produktentnahme und mit innen angeordneten Drehflügeln zum Feinschneiden versehen ist.
Die vorstehende Länge der Vielzahl von fixierten Flügeln ist vorzugsweise einstellbar.
Ein Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in der Europäischen Trennanmeldung, die mit dem vorliegenden Fall verbunden ist, beschrieben.
Eine beschleunigte Fermentation und bessere Ergebnisse erzielt man, indem man den pH-wert des Gemisches mit einem Mittel zur Einstellung des pH-Werts einstellt, da der pH-Wert während des Fermentationsverfahrens im Bereich von 6-9 liegen soll, sowie durch Einstellen des Feuchtigkeitsgehalts des Gemisches aus Viehexkrementen und cellulosehaltigen organischen Materialien, wie Gras, Stroh, Hülsen, Holzschnitzeln und dergl., auf 25 bis 75%. Dies in bezug auf den pH-Wert eingestellte Gemisch wird zerschnitten und unter erhöhtem Druck geknetet, wobei durch die Druckeinwirkung und durch die durch das Kneten hervorgerufene Reibung die Temperatur auf 40-90ºC erhöht wird. Anschließend wird das behandelte Gemisch einer Druckentlastung unterzogen und der Luft ausgesetzt. Die Einstellung der Feuchtigkeit wird mit Erfolg vorgenommen, indem man ein vorher hergestelltes trockenes Düngemittel zusetzt.
Das Schneckenfördersystem besteht aus einer Hauptkompressionsschnecke, die das Ausgangsmaterial zu einem offenen/geschlossenen Tor transportiert, und einer Hilfskompressionsschnecke zum Transport des Ausgangsmaterials in die umgekehrte Richtung.
Das Schneide/Knetsystem besteht aus Drehflügeln an einer Drehwelle und aus fixierten Flügeln, die in das Innere des primären Behandlungsbehälters entsprechend den Drehflügeln vorstehen. Die vorstehende Länge der fixierten Flügel ist vorzugsweise einstellbar.
Beim Verfahren zur Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Temperatur der Ausgangsmaterialien durch mechanische Kompression und Kneten auf 40-90ºC erhöht. Dabei werden Mikroorganismen durch physikalische und thermische Stimulation aktiviert, und die cellulosehaltigen organischen Materialien werden durch die Kompressions- und Knetwirkung zu kleinen Bruchstücken zerkleinert. Somit werden die Viehexkremente, die die Hauptnährstoffe für Mikroorganismen darstellen, gleichmäßig verteilt. Die Mikroorganismen werden somit unter für ihr Wachstum geeigneten Bedingungen, wie Temperatur, Feuchtigkeit und dergl., aktiviert. Dadurch beginnt die Aktivität sämtlicher Mikroorganismen gleichzeitig, und die Ausgangsmaterialien werden innerhalb von kurzer Zeit fermentiert. Dabei vermehren sich thermophile Mikroorganismen rasch im primären Behandlungsbehälter, während die Anzahl der psychrophilen Mikroorganismen relativ abnimmt. Im sekundären Behandlungsbehälter kommt es zu einer plötzlichen Vermehrung der aeroben Mikroorganismen, da das behandelte Material einer Druckentlastung zugeführt und pulverisiert worden ist. Demgemäß nimmt die Anzahl der anaeroben Mikroorganismen relativ gesehen ab.
Somit werden die thermophilen Mikroorganismen und die aeroben Mikroorganismen, die für die Fermentation nützlich sind, aktiviert und vermehren sich rasch. Da die Anzahl der psychrophilen Mikroorganismen und der anaeroben Mikroorganismen, die für den unangenehmen Geruch verantwortlich sind, abnimmt, läßt sich innerhalb von kurzer Zeit Kompost von guter Qualität und ohne Geruchsbelästigung herstellen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung steigt die Temperatur der Materialien im primären Behandlungsbehälter aufgrund der durch den Schneckenförderer hervorgerufenen Kompression und durch den Schneide- und Knetvorgang. Die Materialien erfahren eine abrupte Druckentlastung von einem erhöhten Druck auf einen verminderten Druck im sekundären Behandlungsbehälter und werden anschließend unter Belüftung in diesem Behälter pulverisiert. Somit können die Ausgangsmaterialien behandelt und nach einer einzigen Behandlung mit einer Reihe von Vorrichtungen als Kompost entnommen werden.
Fig. 1 ist ein Grundriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von organischem Düngemittel.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1.
Fig. 4 ist ein Aufriß der rechten Seite von Fig. 1.
Fig. 5 ist ein Temperatur-Zeit-Diagramm der Materialien im Behandlungs stadium.
Nachstehend wird ein erfindungsgemäßes Beispiel anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht die Vorrichtung zur Herstellung von organischen Düngemitteln aus einem zylindrischen primären Behandlungsbehälter 1 und einem zylindrischen sekundären Behandlungsbehälter 2, die miteinander durch ein offenes/geschlossenes Tor 3 verbunden sind.
Der primäre Behandlungsbehälter 1 ist mit einem Zylinder 1' und einem Trichter 4 zum Einfüllen von Ausgangsmaterialien an einem Ende und mit einer Öffnung 5 am anderen Ende, die mit einem offenen/geschlossenen Tor 3 verbunden ist, ausgestattet. Innerhalb des Zylinders 1' sind ein Schneckenförderer 7, der von einem Motor oder einem ähnlichen System angetrieben wird, und ein Schneide/Knet-System 8 vorgesehen.
Obgleich der Schneckenförderer 7 unter Druck die in den Trichter 4 eingeführten Ausgangsmaterialien in Richtung zum offenen/geschlossenen Tor 3 transportiert, ist er mit einer sekundären Schnecke 7b ausgerüstet, die sich im Vergleich zur primären Schnecke 7a in entgegengesetzter Richtung dreht. Ein Teil der primären Schnecke 7a befindet sich unmittelbar unterhalb des Trichters. Die sekundäre Schnecke ist in der Nähe der Öffnung 5 des primären Behandlungsbehälters angeordnet und so der primären Schnecke 7a zugewandt, daß sie die Ausgangsmaterialien, die von der primären Schnecke 7a transportiert und komprimiert worden sind, weiter komprimiert.
Das Schneide/Knet-System 8 ist in der Nähe der primären Schnecke 7a angeordnet, mit anderen Worten, zwischen der primären Schnecke 7a und der sekundären Schnecke 7b.
Das Schneide/Knet-System 8 besteht aus einer Anzahl von Flügeln 8a, die von einem Antriebssystem, z. B. einem Motor, gedreht werden, und aus fixierten Flügeln 8b, die in den primären Behandlungsbehälter entsprechend den Drehflügeln 8a vorstehen.
Die fixierten Flügel 8b fördern die Schereinwirkung auf die Ausgangsmaterialien durch Zermahlen mit den Drehflügeln 8a und verhindern die gleichzeitige Drehung der Ausgangsmaterialien mit den Drehflügeln 8a. Sie wirken auch als Prallplatten für den unter Druckeinwirkung erfolgenden Transport der Ausgangsmaterialien. Die fixierten Flügel sind daher vorzugsweise im primären Behandlungsbehälter mit einem Schneckenantriebssystem oder einer ähnlichen Einrichtung ausgerüstet, so daß die fixierten Flügel 8b nach vorwärts und rückwärts bewegt werden können, was eine durch Kompression und Reibung hervorgerufene Temperatursteuerung ermöglicht, indem man die Höhe der fixierten Flügel 8b einstellt.
Der sekundäre Behandlungsbehälter 2 besteht aus einem zylindrischen Behälter 2' mit einem Einlaß 9, der mit dem vorerwähnten offenen/geschlossenen Tor 3 an einem Ende und mit einer Öffnung 10 zur Entnahme von Produkt 16 am anderen Ende verbunden ist. Innerhalb des Zylinders 2' sind sich drehende Pulverisationsflügel 11 vorgesehen, die die behandelten Materialien in Richtung zur Auslaßöffnung 10 befördern, während sie die Materialien pulverisieren. Ein Ventilator 12 zur Zufuhr von Luft in den Zylinder ist auf einer Seite des Einlasses 9 vorgesehen.
In der ein Beispiel darstellenden Zeichnung sind die sich drehenden Pulverisationsflügel 11 und das Gebläse 12 an der gleichen, von einem Motor 13 angetriebenen Drehwelle angeordnet. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Offnung zur Luftzufuhr für das Gebläse 12.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Kompost wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Zunächst werden Viehexkremente, wie Hühnerkot, Rinder/Pferde-Kot und dergl. sowie cellulosehaltige organische Materialien, wie Gras, Stroh, Hülsen und Holzspäne (vorzugsweise Materialien, die als Viehstreu verwendet worden sind), als Ausgangsmaterial 15 verwendet. Der Feuchtigkeitsgehalt des Materials wird auf 25-750-0 eingestellt. Das in bezug auf die Feuchtigkeit eingestellte Ausgangsmaterial 15 wird durch den Trichter 4 dem primären Behandlungsbehälter 1 zugeführt.
Das Ausgangsmaterial 15 wird durch die primäre Schnecke 7a des komprimierenden Transportsystems 7 transportiert und durch das Schneide/Knet-System 8 auf der Wegstrecke, wo das Schneide/Knet-System, insbesondere dessen fixierte Flügel 8b, als Prallplatten dienen, fein zerkleinert.
Das von der primären Schnecke 7a transportierte Ausgangsmaterial wird unter Kompression zerschnitten und geknetet. Daher steigt die Temperatur rasch aufgrund der Kompressionswärme und der Reibungswärme Gegebenenfalls können die Intensität der Knetreibung, die Menge des zu transportierenden Ausgangsmaterials und dergl. eingestellt werden, indem man die vorstehende Länge der fixierten Flügel 8b einstellt. Die Temperatur wird weiter erhöht, indem man den Innendruck unter Verwendung der sekundären Schnecke 7b erhöht.
Somit wird die Temperatur des Ausgangsmaterials 15 im primären Behandlungsbehälter 1 durch Kompression und Kneten erhöht. Durch die mechanische und thermische Stimulation werden die Mikroorganismen aktiviert. Daher wird die Fermentation auf homogene Weise und in beschleunigter Form durchgeführt. Thermophile Mikroorganismen vermehren sich aufgrund der erhöhten Temperatur, während die Anzahl von psychrophilen Mikroorganismen abnimmt. Infolgedessen wird eine Entwicklung von unangenehmen Gerüchen unterdrückt.
Die Einstellung des offenen/geschlossenen Tors 3 reguliert den Austrag des behandelten Materials, wobei der Innendruck und die Temperatur eingestellt werden. Somit wird das im primären Behandlungsbehälter behandelte Material durch Kompression und Kneten auf 40-90ºC erwärmt und sodann durch das offene/geschlossene Tor 3 ausgetragen.
Das durch das offene/geschlossene Tor 3 ausgetragene Material von hoher Temperatur wird in den sekundären Behandlungsbehälter 2 transportiert. Das behandelte Material wird durch sich mit hoher Geschwindigkeit drehende Flügel im sekundären Behandlungsbehälter 2 pulverisiert, wobei es in Kontakt mit Luft kommt und somit gleichmäßig einer Sauerstoffeinwirkung ausgesetzt wird. Infolgedessen werden aerobe Mikroorganismen aktiviert, die rasch wachsen und die Fermentation beschleunigen, wodurch eine unangenehme Geruchsentwicklung aufgrund der Abnahme der Anzahl von anaeroben Mikroorganismen weiter unterdrückt wird.
Somit wird das behandelte Material, das unter Belüftung pulverisiert worden ist, durch die Auslaßöffnung 10 als organisches Düngemittel 16 ausgetragen.
Fig. 5 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm des behandelten Materials vom Beginn bis zum Ende der Fermentation bei Behandlung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird, wie vorstehend erwähnt, die Temperatur des Ausgangsmaterials plötzlich durch mechanische Kompression, Schneiden und Kneten erhöht, wonach das Material anschließend plötzlich in einer Atmosphäre von niedrigem Druck freigegeben wird und unter Pulverisation gleichmäßig durch Kontakt mit Luft einer Sauerstoffeinwirkung unterliegt. Somit werden Mikroorganismen in den behandelten Materialien aufgrund einer physikalischen und thermischen Stimulation aktiviert, wodurch die Fermentation erheblich verstärkt wird. Aus diesen Gründen erfolgt die Kompostierung innerhalb von nur wenigen Tagen, was nach herkömmlichen Verfahren 5-6 Monate dauern würde. Es werden homogene Düngemittel von guter Qualität erhalten.
Aufgrund der kurzen Behandlungszeit kommt es nicht zur Entwicklung von unangenehmen Gerüchen oder zur Erzeugung von Abwasser, da die Anzahl der mesophilen und anaeroben Mikroorganismen erheblich verringert ist. Aufgrund der in situ-Behandlung der Exkremente trägt die vorliegende Erfindung erheblich zu einer Verhinderung von Umweltverschmutzung und zu einer Verbesserung des Umweltzustands bei.
Außerdem führt der erhaltene Kompost zu besseren Ergebnissen bei der Bekämpfung von Wurzel-Fadenwürmern. Ferner wurde festgestellt, daß das Wachstum von Mikroorganismen im Boden besser ist als bei Anwendung von mit herkömmlichen Vorrichtungen hergestelltem Kompost, zu dessen Herstellung mehrere Monate nötig waren.
Diese Tatsachen zeigen, daß das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte Düngemittel weniger stark zersetzt ist und mehr Nährstoffe für den Boden enthält, die eine Vermehrung von Boden-Mikroorganismen fördern. Infolgedessen werden parasitäre Mikroorganismen unterdrückt und die Anzahl an schädlichen Würmern wird vermindert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders wertvoll, da die damit erhaltenen Produkte die primären Aufgaben von organischen Düngemitteln erfüllen.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von organischen Düngemitteln mit einem zylindrischen Behandlungsbehälter (1), der ausgerüstet ist mit einem Trichter (4) zum Einspeisen von Ausgangsmaterialien am rückwärtigen Ende, mit einem Schneckenfördersystem (7) und einem Knet/Schneide-System (8) im Innern und mit einer Öffnung (5), dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Behandlungsbehälter (1) mit einem primären Behandlungsbehälter (1, 1') mit einer primären und einer sekundären Schnecke (7a, 7b) versehen ist, wobei die letztgenannte Schnecke in der Nähe eines offenen/geschlossenen Tors (3) des primären Behandlungsbehälters (1, 1') angeordnet ist und sich in entgegengesetzter Richtung zur primären Schnecke (7a) dreht, wobei das Knet/Schneide-System (8) zwischen der primären Schnecke (7a) und der sekundären Schnecke (7b) vorgesehen ist und aus einer Mehrzahl von Drehflügeln (8a) an einer Drehwelle und aus einer Mehrzahl von fixierten Flügeln (8b), die zur Innenseite des primären Behandlungsbehälters (1) hin vorstehen und sich nahe bei den entsprechenden Drehflügeln (8a) befinden oder diese fast berühren, besteht, wobei das offene/geschlossene Tor (3) mit der Öffnung (5) verbunden ist, und daß ferner ein sekundärer Behandlungsbehälter (2,2') vorgesehen ist, der mit einem mit dem offenen/geschlossenen Tor (3) verbundenen Einlaß (9), mit einer Öffnung (10) zur Produktentnahme und mit innen angeordneten Drehflügeln (11) zum Feinschneiden versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehende Länge der Mehrzahl von fixierten Flügeln (8b) einstellbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Ende des sekundären Behandlungsbehälters (2, 2') mit einem Ventilator (12) zur Zufuhr von Luft in den sekundären Behandlungsbehälter (2, 2') ausgerüstet ist.